Azelainsäure ist eine geradkettige aliphatische Dicarbonsäure mit der Summenformel C₉H₁₆O₄ und einer relativen Molekülmasse von 188,22. Seine Strukturformel lautet HOOC–(CH₂)₇–COOH; Das Molekül weist an jedem Ende eine Carboxylgruppe auf, die durch eine zentrale Kette aus sieben Methylengruppen verbunden ist. Aufgrund ihrer relativ regelmäßigen Molekülstruktur weist Azelainsäure die typischen Eigenschaften langkettiger Dicarbonsäuren auf und liegt bei Raumtemperatur im Allgemeinen als Feststoff vor. Die beiden Carboxylgruppen sind die primären aktiven Stellen innerhalb des Moleküls und der Hauptgrund dafür, dass Azelainsäure an einer Vielzahl chemischer Reaktionen teilnehmen kann.
Was die molekulare Zusammensetzung betrifft, enthält Azelainsäure neun Kohlenstoffatome, sechzehn Wasserstoffatome und vier Sauerstoffatome; Zwei Sauerstoffatome befinden sich in den Carbonylgruppen der Carboxylfunktionen, während die anderen beiden Teil der Hydroxylgruppen sind. Carboxylgruppen sind hochpolar, können Wasserstoffbrückenbindungen mit anderen polaren Gruppen bilden und Reaktionen wie Säure-{1}Base-Neutralisierung und Veresterung eingehen. Die sieben Methylengruppen im Zentrum des Moleküls weisen eine geringe Polarität auf und verleihen dem Molekül als Ganzes eine gewisse Hydrophobie. Die Koexistenz von Carboxylgruppen und einer langen Kohlenstoffkette führt zu einzigartigen Löslichkeits- und Reaktivitätseigenschaften.
Die molekulare Struktur der Azelainsäure beeinflusst maßgeblich ihre Anwendung in Materialien. Da es an beiden Enden Carboxylgruppen besitzt, kann es eine Polykondensation mit Diolen eingehen, um Polyester zu bilden, oder an Veresterungsreaktionen mit anderen hydroxyl-haltigen Verbindungen teilnehmen, um verschiedene Arten von Azelatestern zu erzeugen. Durch den Einbau von Azelainsäure in eine Polymerstruktur wird eine lange zentrale Methylenkette eingeführt, die die Flexibilität der Molekülkette erhöht und die Anpassung der Materialhärte, Flexibilität und Leistung bei niedrigen Temperaturen je nach Formulierungsanforderungen ermöglicht. Diese Strukturmerkmale ermöglichen die Verwendung von Azelainsäure als Dicarbonsäure-Rohstoff bei der Herstellung von Polymermaterialien wie Polyestern und Polyurethanen.
Die strukturellen Eigenschaften von Azelainsäure werden hauptsächlich durch zwei Merkmale definiert: die Carboxylgruppen an beiden Enden und die lange Kohlenstoffkette in der Mitte. Die Carboxylgruppen bestimmen die hohe Reaktivität, während die lange Kohlenstoffkette die molekulare Flexibilität, Hydrophobie und die daraus resultierenden Materialeigenschaften beeinflusst. In praktischen Anwendungen können die unterschiedlichen Rollen dieser beiden Strukturkomponenten genutzt werden, um die molekulare Struktur und die Eigenschaften des Endmaterials durch Anpassung der Dosierung von Azelainsäure und ihrer Kombination mit anderen Monomeren abzustimmen. Folglich dient Azelainsäure nicht nur als chemischer Grundstoff, sondern auch als Strukturmodifikator bei der Synthese von Polymermaterialien.